Macchina di prova ad accostamento libero ed alta temperatura per la microtribologia di superfici vibranti piane

In aircraft engine the blade resonant vibration amplitude is reduced by increasing the structural damping by using, for example, tip shrouds. These devices dissipate the energy generated at the contact surfaces between the relative motion and the friction force. Contact parameters as friction coefficient and contact stiffness are required to characterize the dynamics of the shrouded blade systems. A test rig for contact parameters measurement of flat-on-flat contact surfaces has been developed. One of the specimens is attached to the rig frame, basically an inertial mass and four springs, excited by an electromagnetic shaker. The second specimen is allowed to approach the first specimen and to rotate in such a way the geometric contact between the two surfaces occurs on three points. In this way a real “flat-to-flat” contact has been obtained. The tangential contact force and the relative displacements between specimens are measured and the friction coefficient and contact stiffness are determined.

L’ampiezza di vibrazione delle pale dei motori aeronautici, innescata dalle forze aerodinamiche, è ridotta aumentando lo smorzamento strutturale con l’inserimento, per esempio, di “tettucci” alle estremità della pala detti anche Tip Shroud. Nella zona di interfaccia fra gli shroud di pale adiacenti si genera una forza di attrito e uno spostamento relativo che dissipano parte dell’energia della vibrazione. Per l’analisi dinamica delle schiere di palette interfacciate con shroud è necessario conoscere i parametri di contatto, rigidezza di contatto e coefficiente di attrito. Per questo scopo è stato progettato e messo a punto un banco per misurare parametri di contatto per coppie di superfici nominalmente piane, come avviene negli shroud. In questo banco un provino è fatto oscillare usando uno shaker elettromagnetico; il secondo provino è portato in contatto con il primo con un movimento di tipo flottante in modo che il contatto avvenga su una superficie piana. Nelle prove si misurano sia la forza tangenziale di attrito sia lo spostamento relativo con il quali si calcolano coefficiente di attrito e rigidezza di contatto.